JPS6011091A

JPS6011091A - 熱伝達装置

Info

Publication number: JPS6011091A
Application number: JP11969883A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ogushi; 哲朗大串; Masaaki Murakami; 政明村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1985-01-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、熱伝達装置、特に管路内に封入した作動流
体の液と蒸気との相変化を利用して、受熱部で吸収した
熱を放熱部に熱輸送して発散させるようにした熱伝達装
置に関するものである。

第１図は従来のこの種の熱伝達装置の構成の概要を示す
系統図である。図において、（１）は装置の比較的上部
に配置された受熱部、（２）はこの受熱部（１）の下方
であって装置の下部に配置された放熱部。

（３）は受熱部（１）の上方に設けられたアキュムレー
タ（蓄液器）、（４１はアキュムレータ（３）と受熱部
＋１１との間に設けられた受液器、（５）は受液器（４
）とアキュムレータ（３）との間を連通させて内部の圧
力をバランスさせる連通管、（６）は連通管（５）の途
中に設けられた開閉弁で、受液器（４）と連通ずる液面
上に浮上するように設けられたフロート（７）および連
通管（５）に接続開口した弁座（８）を有する。（９）
はアキュムレータ（３）から受液器（４）に向かっての
み液が流れるように配置された逆止弁、Ｍは受液器（４
）内に設けられたサイフオンで、所定量以上の液が溜ま
った場合に上記液を器外に排出するようになっている。

ａｌｌは受液器（４）と受熱部Ｆｉｌの最下部間を連結
する液管、αのは受液器（４）の上部と受熱部（１）の
上部とを連結する蒸気管、　（１３Ａ）は受液器（４）
の上部と放熱部（２）の一端とを連結する管路、（１５
Ｂ）は放熱部（２）の他端部とアキームレータ（３）と
を連結する管路。

（１３０）はアキュムレータ（３）の底部と逆止弁（９
）とを連結する管路、（１３Ｄ）は逆上弁（９）と受液
器（４）の上部とを連結する管路であシ、このようにし
て谷管路（１３Ａ、）〜（１３Ｄ）はループ（閉管路）
を形成し、アキームレータ（３）を含む管路内に熱輸送
媒体としてのフロン、メチルアルコール等の凝縮性液体
である作動流体（１４＋が適量だけ封入されるとともに
、始動時には、アキュムレータ（３）の上部以外の管路
内に液体状の作動流体ａ４が満たきれた状態になる。

なお、以下この液体状の作動流体０４１を液（１４Ａ）
と呼び、これに対し、気体状の作動流体α４１−蒸気（
１４Ｂ）と呼ぶことにする。α９は送風ファンである。

以上のよりに構成された従来装置の動作は次のとおシで
ある。

まず、受熱部ｆ１＋に熱が供給されると、この受熱部［
１１における液（１４Ａ）が与えられた温度に対応する
高圧の蒸気（１４Ｂ）を発生し、受熱部（１）とアキー
ムレータ（３）との間に圧力差を生じ、受熱部（１）の
方が高圧となるため、管路（１３Ａ）　、放熱部（２）
、管路（１３Ｂ）にある液（１４Ａ）がアキュムレータ
（３）内に流れ込み、このアキュムレータ（３）の圧力
を除徐に高めることとなる。

次いで、受熱部（１）で発生した蒸気（１４Ｂ）は、蒸
気管ａ３を通って受液器（４）Ｋ流れ、受液器（４）か
ら管路（１３Ａ）を通って放熱部（２）に達して冷却さ
れ、凝縮熱を放出して液化するために、これが受熱部温
度と放熱部温度とに規制されることになシ、結果的には
、受熱部（１）、管路（１！ＩＡ）および放熱部（２）
の蒸気（１４ｇ）の圧力は、この受熱部温度と放熱部温
度との中間程度の温度に相当した飽和蒸気圧となシ、シ
たかつて受熱部ｉｌ＋で液（１４Ａ）の蒸発が行われて
いる間、アキュムレータ（３）の圧力もほぼこの圧力に
維持される。

この状態で受熱部ｉｌ＋に発生した蒸気（１４Ｂ）が放
熱部（２）に達して再び液化される動作によシ、受熱部
＋１１での熱が放熱部（２）に熱輸送されることになる
。

この場合、受液器（４）が受熱部ｆｉｌよシも上方にあ
り。

液管αＤと蒸気管Ｏａで連結されているので、液体は受
液器（４）から液′ａＩを経て受熱部ｆｌ）に流れ、受
熱部＋１１で熱を受けて蒸発し、蒸発した蒸気（１４Ｂ
）は蒸気管α７１ｆ通って受ｅ、器（４）内に還流し、
受液器（４）から管路（１５Ａ）を経由して放熱部（２
）へ流れることになる。

したがって受液器（４）にｉ’！（１４Ａ）が必る限シ
、受熱部ｆｉ＋は液（１４Ａ）で７１メロたされており
、受熱部ｆｌ＋から放熱部（２）−＼熱輸送が行われる
にしたがって、受液器（４）内の液面は低下してくるこ
とになる。この場合、受液器（４）内の液面が開閉弁（
６）の弁座（８）よシも高い位置にある間は、液（１４
Ａ）の浮力の作用により、フロート（力が弁ＪＬ　ｔ８
１を押しつけられ、開閉弁（６）を閉じることになる。

その結果、受液器（４）内の蒸気（１４Ｂ）はすべて、
放熱部（２）−＼流ｔＬ、熱輸送が行われる。

受液器（４）内の液が熱輸送の結果消費されて１次第に
液面が低下し、弁座（８）の位置以下に低下すると、フ
ロート（７）も液面の低下とともに低下し、弁ｊ１１８
フから、離れ、開閉弁（Ｇｌは開放状態となる。そのた
め受液器（４）内の蒸気（１４ｎ）はアキュムレータ（
３）に流入し、受液器（４）とアキュムレータ（３）の
蒸気相は均圧されることになる。この場合、アキュムレ
ータ（３）が受液器（４）よシ上方に置かれているため
。

重力の作用によシ、アキームレータ（３）がら逆止弁（
９）を通って受液器（４）に液（１４Ａ）が還流してく
るが。

受液器（４）内に設けられたサイフオン（１Ｇの作用に
ょシ、受液器（４）の液面は上昇することがなく、シた
がって、ある一定量の液（１４Ａ）が流入することが可
能となる。液（１４Ａ）がアキュムレータ（３）がら受
液器＋ａに流入している間は、受液器（４）からの熱が
連通管（５）を通じての蒸気流により、アキュムレータ
（３）に流れ、アキュムレータ（３）の圧力が多少上昇
することになるが、サイフオンθ１を使用することによ
って、多量の液を一度に流入させることがｉ’Ｊ能とな
るため、開閉弁（６）が閉じている時間を長くすること
ができ、開閉弁（６）を開いている時間に生じ＞’ｉ−
圧力の上昇の影響を小さくすることができるばかシでな
く、開閉−／Ｐｉ６１の開閉の頻度も少なくなるため、
開閉弁（６）の耐久性も増加することになる。

所定量の液（１４Ａ）が受液器（４）内に流入し、サイ
フオンα１から液（１４Ａ）が排出されると、再び液面
が上昇し、開閉弁（６）が閉じ、最初の状態に戻り。

受熱部（１）から放熱部（２）への熱輸送が行われるこ
とになる。

以上の動作の繰返しによシ、受熱部（１）から放熱部（
２）へ熱輸送が行われる。

従来の装置は以上のように構成されているので。

開閉弁（６）が開放状態のとき、受液器（４）内の蒸気
（１４Ｂ）は連通管（５）を通ってアキュムレータ（３
）に流れ込み、その結果放熱部（２）への蒸気流が減少
することになる。すなわち、開放弁（６）が開の間、受
熱部Ｔ１＋から放熱部（２）への熱輸送量が減少あるい
は停止し、熱輸送に時間的脈動が生じる欠点を有してい
た。

また、受熱部ｆｌ）で発生した蒸気の大部分が連通管（
５）を流れるので、連通管（５）での圧力損失が大きく
、受液器（４）とアキュムレータ（３）の均圧が行なわ
れにくいという欠点もあった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、アキュムレータと受熱部の間に液
溜器を使用することによシ、熱輸送の脈動がなく、信頼
性の大きい熱伝達装置を提供することを目的としている
。

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第２図において、　Ｔ２ｎはアキュムレータ（３）と受
液器（４）の間に設けられた液溜器、（社）は液溜器Ｑ
υと受液器（４）の間に設けられた第１の開閉弁であシ
、（ハ）は液溜器ＱＤとアキュムレータ（３）の間に設
けられた第２の開閉弁である。第１の開閉弁（２）と液
溜器Ｑυの間は配管（１３１）　、液溜器Ｑηと第２の
開閉弁（ハ）の間は配管（１３Ｆ）で接続されている。

受液器（４）内には第１図におけるようなサイフオン四
が設けられていす、開閉弁（６）、連通管（５）も使用
されていない。

その他の構成は第１図に示した従来例と同様である。な
お第１の開閉弁四と第２の開閉弁（ハ）の開閉は交互に
行なわれ２両者が同時に開、あるいは閉になることはな
い。

第２図は第１の開閉弁（社）が開、第２の開閉弁（ハ）
が開の状態を示している。この場合、受熱部（１）で発
生した蒸気（１４Ｂ）が放熱部（２）に達し、冷却され
て凝縮した液体が配管（１３Ｂ）を通ってアキュムレー
タ（３）へ流れ込む作用によシ熱輸送される作用は第１
図の従来例と同様である。この時第２の開閉弁（ハ）が
開になっているので、アキュムレータ（３）内の液体は
、管路（１３０）　、開閉弁（２）、管路（１５Ｆ）を
通って重力の作用によシ液溜器Ｑυへ流れ込み液溜器Ｑ
ｌｌ内に液が溜り込むことになる。

つぎに第１の開閉弁（２）を開、第２の開閉弁（ハ）を
閉にすると２重力の作用により液溜器Ｑυ内の液体は、
管路（ｉｎ）　、第１の開閉弁（２）、管路（１！ＩＤ
）を通って受液器（４）へ還流することになる。この場
合。

受液器（４）内の蒸気（１４Ｂ）は・Ｕ路（１３Ｄ）　
、（１１）を通って液溜器Ｑυへ流れるが、その量は液
溜器ｅｌｌｌ内の容積だけでよくわずかなものとなる。

したがって受液器（４）内の蒸気（１４Ｂ）の大部分は
放熱部（２）へ流れることになシ熱輸送量の変化はわず
かで脈動が小さくなることになる。液溜器ｃｊ１１内の
液が受液器（４）へ還流した後、第１の開閉弁（２）を
閉、第２の開閉弁（至）を開にすると元の状態に戻る。

以上のように第１．および第２の開閉弁の開閉を切シ換
えて、液溜器１２υへの液の流入、排出を交互に行なわ
せることにより、アキュムレータ（３）内の液を受液器
へ還流させることによシ、受熱部（１）から放熱部（２
）への熱輸送の際の脈動を小さクシ。

熱輸送効率を増大させることができる。

なお第２図において、液溜器０！Ｄへの液の流入。

排出が円滑に行なわれるためには、第１．第２の開閉弁
Ｑ乃、（ハ）を開閉した場合の受液器（４）と液溜器ｃ
ｌＤ、ｔｐるいは、液溜器Ｑカとアキュムレータ（３）
の蒸気の均圧が円滑に行なわれる必要があるが、この均
圧作用が円滑に行なわれる構成としたものを第３図に示
す。第３図において、　（２４Ａ）　（２４Ｂ）　は受
液器（４）と液溜器０υを均圧させるだめの均圧管で。

その中途に第３の開閉弁（ハ）が設けられている。まり
（２４Ｂ）　（２４０）は液溜器Ｃａ１１とアキュムレ
ータ（３）を均圧させるだめの均圧管で、その中途に第
４の開閉弁（イ）が設けられている。第１と第３の開閉
弁■。

（ハ）が開の場合は、第２．第４の開閉弁（至）、（１
）は閉に、また第１．第３の開閉弁（イ）（ハ）が閉の
場合は。

第２．第４の開閉弁（２）（イ）は開になるように開閉
される。例えば、第２の開閉弁（ハ）が開の場合、アキ
ームレータ（３）から、液溜器Ｑカに液が流入するがこ
の場合、第４の開閉弁（ハ）も開になっているため。

液溜器（２＋）とアキ−、ムレータ（３）内の蒸気圧が
均圧される結果、液溜器Ｃ！υ内への液流式が円滑に行
なわれる。

なお、第３図の実施例では、第１．第２．第３゜第４の
開閉弁を使用した場合を示したが、開閉弁のかわシに三
方弁を使用して開閉の切り換えを行なっても同様の効果
が得られることはもちろんであシ、その構成例を第４図
に示す。第４図において、（財）は、管路（１５Ｄ）と
（１３Ｂ）および（１３Ｅ）と（１３ｐ）の接続を切り
換えるための第１の三方弁、＠は均圧管（２４Ａ）と（
２４Ｂ）　、および（２４Ｂ）と（２４Ｑ）の接続を切
シ換えるための第２の三方弁である。

また、第３図の構成において、第１．第２の開閉弁のか
わシに、第５図処示すように第１．第２の逆止弁を使用
しても同様の効果が得られることはもちろんである。第
５図において、翰は管路（１３Ｄ）と（１３Ｂ）の間に
設けられ、液溜器（財）がら受液器（４）に向ってのみ
液が流れるようになった第１の逆止弁、０Ｉは管路（１
３（りと（１３Ｆ）の間に設けられ、アキュムレータ（
３）から液溜器Ｃ１υに向ってのみ液が流れるようにな
っている第２の逆止弁である。

弼は第４図で示したものと同じ第２の三方弁である。こ
の場合、第２の三方弁弼の切り換え方法としては、タイ
ムスイッチなどにょシ、一定の周期で切り換えを行なっ
ても良く、また第６図に示すような受液器（４）内の液
面を検知したフロート弁０υを使用してもよい。第６図
において、　０３はフロート、（至）は弁座である。ま
たＣＭＩは受液器（４）がらフロート弁Ｇυへの液流大
速度を抑えることにょシッフロー）ＣＢが浮き上る速度
を小さくシ、受液器（４）と液溜器３分が均圧している
時間を長くすることにょシ、液溜器３Ｄからの液の流出
が完全に行なわれるように設けられたベノファーである
。第６図の例で示すように、受液器（４）内の液面を検
知するようにすると、受熱部ｆｌｌ内から液がなくなる
ことはないので、受熱部の過熱が防止でき装置の信頼性
。

熱輸送効率が１′、１大する効果が得られることになる
。

この場合、液溜器Ｑυあるいはアキュムレータ（３）内
の液面を検知しても同様の効果が得られるのはもちろん
である。

以上のようにこの発明によれば、アキームレータと受熱
部の間に液溜器を設け、弁の開閉によシ。

液溜器内への液の流入、排出を交互に行なうように構成
したので、熱輸送の脈動が小さくなり、熱輸送効率が向
上し、信頼性の高い製置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱伝達装置を示す図、第２図はこの発明
の一実施例を示す図、第３．第４．第５図は本発明のそ
れぞれ他の実施例を示す図、第６図は本発明のフロート
弁の一例の構成を示す図である。ｆｌｌは受熱部、（２）は放熱部、（３）はアキュムレ
ータ。（４）は受液器、Ｌ２υは液溜器、に）（ハ）（ハ）（
ハ）は開閉弁、（財）（２）は三方弁、（イ）（至）は
逆止弁、０υはフロート弁である。なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。代理人大岩増雄第　１　図第２図＠３図第４図第５図ス第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　受熱部と放熱部間をループ状の管路にて接続す
るとともにこの管路内部に熱輸送媒体としての凝縮性液
体の作動流木を封入した熱伝達装置において、上記受熱
部よ）も上方に液溜器を、さらに前記液溜器の上方にア
キュムレータを設け、前記液溜器底部と受熱部とを接続
する管路の中途に第１の開閉弁を、前記アキームレータ
底部と液溜器を接続する管路の中途に第２の開閉弁をそ
れぞれ設け、との第１および第２の開閉弁は、液溜器へ
の液の流入とｌ疲ｌ＝器からの液の排出とを交互に行わ
せるように交互に開閉されるよう構成してなる熱伝達装
置。
（２）第１．第２の開閉弁の開閉切シ換えを時間的に一
定の周期で行わせることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の熱伝達装置。
（３）　第１．第２の開閉弁の開閉の切り換えを。受熱部、アキュームレータあるいは液溜部内の液体の水
位変化を検知させて行なうよう圧したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の熱伝達装置。
（４）受熱部と放熱部間をループ状管路にて接続すると
ともに、この管路の内部に熱輸送媒体としての凝縮性液
体の作動流体を封入した熱伝達装置において、上記受熱
部よルも上方に液溜器を、さらにとの液溜器よシも上方
にアキュムレータを設け、上記液溜器底部と受熱部とを
接続する管路の中途に第１の開閉弁を、また上記アキー
ムレータ底部と液溜器とを接続する管路の中途に第２の
開閉弁をそれぞれ設け、この第１および第２の開閉弁は
、液溜器への液の流入と液溜器がらの液の排出とを交互
に行わせるように交互に開閉する構成とするとともに、
前記受熱部上部と液溜器上部を第１の均圧管にて接続し
、その中途に第３の開閉弁を設け、前記液溜器上部とア
キュムレータ上部とを第２の均圧管にて接続し、その中
途に第４の開閉弁を設け、前記第１．第３の開閉弁が開
の場合は第２．第４の開閉弁は閉に、また第１．第３の
開閉弁が閉の場合は第２．第４の開閉弁は開になるよう
に、交互に開閉弁を開閉することにょシ。前記受熱部から放熱部間に熱輸送を行なわせる構成とし
たことを特徴とする熱伝達装置。
（５）　液溜器底部と受熱部を接続する管路の中途に前
記液溜器から受熱部の向ってのみ流れるようにした第１
の逆止弁設けるとともに、アキュムレータ底部と液溜器
を接続する管路の中途に前記アキュムレータから液溜器
に向ってのみ流れるようにした第２の逆止弁を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の熱伝達装置
。
（６）第１．第２．第３．第４の開閉弁の開閉の切り換
えを時間的に一定の周期で行なわせたことを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の熱伝達装置。
（７）　前記第１．第２．第３．第４の開閉弁の開閉の
切シ換えを受熱部、あるいはアキュムレータ。あるいは液溜器内の液体の水位変化を検出させて行なう
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
載の熱伝達装置。
（８）　受熱部と放熱部間をループ状管路にて接続する
とともに、この管路の内部に熱輸送媒体としての凝縮性
液体の作動流体を封入した熱伝達装置において、上記受
熱部よりも上方に液溜器を、さらにこの液溜器よシも上
方にアキュムレータを設け、上記液溜器底部と受熱部と
を接続する管路の中途に第１の開閉弁を、また上記アキ
ュムレータ底部と液溜器とを接続する管路の中途に第２
の開閉弁をそれぞれ設け、この第１および第２の開閉弁
は、液溜器への液の流入と液溜器がら液の排出とを交互
に行わせるように交互に開閉する構成とするとともに、
前記受熱部上部と液溜器上部を第１の均圧管にて接続し
、その中途に第３の開閉弁を設け、前記液溜器上部とア
キュムレータ上部とを第２の均圧管にて接続し、その中
途に第４の開閉弁を設け、前記第１．第３の開閉弁が開
の場合は第２．第４の開閉弁は閉に、また第１．第３の
　。開閉弁が閉の場合は第２．第４の開閉弁は開になるよう
に、交互に開閉弁を開閉することにょシ。前記受熱部から放熱部間に熱輸送を行なわせる構成とし
、第１．第２の開閉弁の切り換えを行なう第１の三方弁
と、第３．第４の開閉弁の切り換えを行々う第２の三方
弁とを設けてなる熱伝達装置。
（９）　液溜器底部と受熱部を接続する・び路の中途に
前記液溜器から受熱部の向ってのみ流れるようにした第
１の逆止弁設けるとともに、アキュムレータ底部と液溜
器を接続する管路の中途に前記アキームレータから液溜
器に同ってのみ流れるようにした第２の逆止弁を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の熱伝達装
置。翰　第１．第２．第３．第４の開閉弁あるいは第１．第
２の三方弁の開閉の切シ換えを時間的に一定の周期で行
なわせたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
熱伝達装置。 αυ　前記第１．第２．第３．第４の開閉弁あるいは第
１．第２の三方弁の開閉の切シ換えを受熱部、あるいは
アキームレータ、あるいは液溜器内の液体の水位変化を
検出させて行なうようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第８項に記載の熱伝達装置。